基于有限元的自卸车车架轻量化设计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.023基于有限元的自卸车车架轻量化设计112向文卓，吴亚菲，周浩（1.武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070；2.东风越野车有限公司，湖北十堰442000）摘要：为了降低制造成本，提升自卸车性能，文章基于有限元的分析法对某自卸车的车架进行轻量化研究。通过分析特殊工况下的应力和位移对车架进行了强度校核，再利用HyperWorks中的Optistruct模块对车架进行拓扑优化，参考优化结果进行二次了设计。最终在满足强度要求的前提下总质量减少了14.69%，达到了

2、轻量化的目的。关键词：有限元；拓扑优化；轻量化中图分类号：U463.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2016)06-66-04LightweightDesignofDumpTruckFrameBasedonFiniteElementMethod112XiangWenzhuo,WuYafei,ZhouHao（1.Schoolofautomotiveengineering,WuhanUniversityofTechnology,HubeiWuhan430070;2.DFG,HubeiShiyan442000）Abstrac

3、t:Inthispaper,inordertoreducemanufacturingcostsandimprovetheperformanceofdumptruck,FiniteElementMethodwasappliedtothelightweightstudyoftheframeofdumptrack.DisplacementandvonMisesstressoftheframearecalculatedwhichassessestheadequatestrengthoftheframe.Then,thelightweight

4、optimizationbytopologyusingOptistructmoduleinHyperWorkswasexecuted.Byreferencetheresultofoptimization,thesecondarydesignwasdone.Finally,themassesreduced14.69%andmettherequirementofstrength.Theexpectedoptimizationresultisconverged.Keywords:FEM;topologyoptimization;Light

5、weightCLCNO.:U463.1DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)06-66-04企业自卸车车架为研究对象，在保证强度合格的前提下最大引言程度上减少材料消耗，降低制造成本[5]。随着我国经济的持续发展，自卸车的保有量越来越大。1、有限元模型而车架作为汽车的主要部件之一，承载了汽车大部分总成的重量以及行驶时产生的冲击、扭曲和惯性力等，是重要的受1.1模型的前处理[1]力部件。同时自卸车由于其载货量大的特点，经常处于超有限元法是建立在力学模型上的近似数值方法，其结果载使用的情况，在设计时

6、往往会在车架上使用很多钢材以提的近似性主要表现在两个方面：一是单元与单元只通过节点高其强度及刚度的安全系数，这就导致了材料的浪费和企业连结，力通过节点传递；二是每个单元上物理量的分布规律[2]生产成本的升高。是近似假定的。基于此原则对模型进行前处理。主要的处理由于车辆的轻量化已逐渐成为设计的准则之一，在自卸方法有：车车架能够满足足够强度指标的同时，其轻量化设计往往会（1）对于车架纵梁及横梁等厚度均匀的零件采用抽取中[3-4]给企业带来更有力的竞争优势和更可观的利润。本文以某面的方法以便进行2D网格划分。而对于吊耳等不规则零件则直接采

7、用3D网格划分。划分完成后模型2D网格总数为作者简介：向文卓，就读于武汉理工大学。67汽车实用技术2016年第6期164509，节点数为171069。3D网格总数为203485节点数表3施加在车架上的载荷为88021。编号质量分布质量（kg）（2）使用手动创建螺栓的方法，将纵横梁之间的连接全1驾驶室质量（含乘员3人）485部删除，对需连接的孔进行补面并在其上划分网格并保持网2车架质量678.4格的连接。对于某些大小不一致、投影方向不重合的孔进行3动力总成质量955删除重建的方法使其强制对齐。4油箱140（3）由于吊耳主要发挥力的传递

8、作用，因此删除全部吊5车厢1600耳零件，使用RBE3将吊耳中心与车架螺栓孔连接。6举升机构100（4）对弹簧单元分别建立x、y、z方向的弹簧单元7载货质量16000属性，所赋予的刚度根据技术资料如表1所示。考虑到x，y方向钢板弹簧的